CN113089144A - 一种多功能羊毛复合纱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能羊毛复合纱的制备方法，包括以下步骤：S1.将美丽诺羊毛和甲壳素纤维通过成纱工序制备成羊毛/甲壳素混合纤维；S2.以尼龙66为芯纱，将步骤S1制备的羊毛/甲壳素混合纤维绞合在所述芯纱上形成第一外包层，然后通过静电纺丝的方法将石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液喷纺在所述第一外包层上，接着在第一外包层外侧依次交替绞合棉纤维和纯羊毛纤维形成第二外包层，从而得到所述多功能羊毛复合纱。本发明的多功能羊毛复合纱，具有防缩、抗菌防蛀、抗静电、远红外、保暖等多种功能，且制备方法简单。

Description

一种多功能羊毛复合纱及其制备方法
技术领域
本发明涉及纱线生产技术领域，具体涉及一种多功能羊毛复合纱及其制备方法。
背景技术
随着科技的不断发展，人们对生活水平的要求越来越高同时环保意识也在不断增强，对服装穿着的功能性也呈现出多样化。由于羊毛本身优异的保暖、舒适、柔软等性能，与人们的生活密不可分，但其本身特性，存在着一些难以避免的缺陷。
中国发明专利CN110117856 A(公开日2019年8月13日)公开了天丝羊毛混纺纱线，通过羊毛纤维和天丝纤维混纺工艺制备纱线，该混合纱线生产成本低，但没有解决羊毛虫蛀的问题，其次高比例的羊毛纱会出现缩水和起毛起球等现象。中国发明专利CN111705387A(公开日2020年9月25日)公开了一种静电纺纳米纤维/羊毛抗菌纱线的制备方法，在成纱前将静电纺得到的抗菌纳米纤维沉积到毛网上，得到含抗菌纳米纤维的毛网，然后进行后续成纱工序得到纳米纤维/羊毛抗菌纱线，该制备方法简便，且具有一定的使用时效，但在抗静电和强力这方面并没有优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种便利可控的羊毛复合纱线的制备方法，该羊毛复合纱线可同时具备多种功能，满足使用者不同的需求。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明第一方面提供了一种多功能羊毛复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1.将美丽诺羊毛和甲壳素纤维通过成纱工序制备成羊毛/甲壳素混合纤维；
S2.以尼龙66为芯纱，将步骤S1制备的羊毛/甲壳素混合纤维绞合在所述芯纱上形成第一外包层，然后通过静电纺丝的方法将石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液喷纺在所述第一外包层上，接着在第一外包层外侧依次交替绞合棉纤维和纯羊毛纤维形成第二外包层，从而得到所述多功能羊毛复合纱。
尼龙66的强度高、弹性好、质量轻，作为芯纱能够使羊毛复合纱具备防缩性能。除了尼龙66外，芯纱还可以选择锦纶、涤纶等。
进一步地，步骤S1中，所述甲壳素纤维为1-2tex甲壳素纤维；所述美丽诺羊毛的平均直径为18-20微米。
进一步地，步骤S1中，所述成纱工序包括混条、针梳、精梳、并条、粗纱和细纱。
进一步地，步骤S1中，所述美丽诺羊毛和甲壳素纤维的混纺比为70％:30％-90％:10％，优选为80％:20％。
进一步地，步骤S2中，所述第一外包层由6-10组纱线绞合形成，每组纱线由3根羊毛/甲壳素混合纤维组成；所述第二外包层由3-8根棉纤维和3-8根纯羊毛纤维依次交替绞合形成。
进一步地，步骤S2中，所述第一外包层采用顺时针绞合，绞合装置的转速为90-240r/min；所述第二外包层采用逆时针绞合，绞合装置的转速为90-360r/min。采用不同的绞合方向，会增加纤维间的摩擦，从而能够更好的包缠在一起。
进一步地，步骤S2中，所述石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液是将氧化石墨烯水溶液与聚乙烯醇混合，经搅拌、加热、冷却后得到的；所述石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液中，石墨烯的浓度为2-4mg/mL，聚乙烯醇的质量分数为8wt％-12wt％。
进一步地，步骤S2中，所述静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压为50KV，纺丝喷头为无针式蝶形喷头，接收距离为14-18cm，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为30％-65％。
进一步地，步骤S2中，通过静电纺丝喷纺后，石墨烯/聚乙烯醇均匀地分散在羊毛/甲壳素混合纤维的表面，呈网状结构域。
本发明第二方面提供了由第一方面所述的方法制备的多功能羊毛复合纱。
进一步地，所述多功能羊毛复合纱中，羊毛占比为55％，甲壳素纤维占比为15％，尼龙66占比为20％，棉占比为8％，石墨烯占比为2％。
本发明的有益效果：
1.羊毛其本身有易缩水、虫蛀、起毛起球、静电等缺陷，而尼龙66高强高模、质量轻、高弹性等优异性能。本发明采用尼龙66作为芯纱，可使羊毛复合纱具备防缩性能。
2.甲壳素纤维具有抗菌、防蛀和抗静电的功能，本发明将甲壳素纤维与羊毛短纤维混纺制备羊毛/甲壳素复合纱线，可使羊毛复合纱具备抗菌、防蛀和抗静电性能，且以每3根羊毛/甲壳素复合纱分组包覆，使羊毛纱内部具有充足的空隙，保暖性能得到提高。
3.本发明通过静电纺丝将石墨烯/聚乙烯醇喷纺在羊毛/甲壳素复合纱表面，再将棉纤维与纯羊毛纤维依次交替绞合在羊毛/甲壳素复合纱上，石墨烯的远红外、抗菌、抗静电等性能提高复合纱线的附加值，外层的棉纤维和纯羊毛纤维的包覆可进一步降低羊毛纱的起毛起球性能，同时可直观的看到外层的纯美丽诺羊毛纱，提升了羊毛纱的品质。
附图说明
图1是本发明所使用的纱线包覆装置的结构示意图；
图2是本发明制备的羊毛复合纱的侧面图；
图3是本发明制备的羊毛复合纱的横向截面图；
其中：10、芯纱；20、机架；21、外包纱纱线轴；22、外包纱；30、引纱器；31、导纱器；40、连动轴；50、无针式蝶形喷头；51、纺丝液；60、包覆纱；
100、尼龙66；200、羊毛/甲壳素混合纤维；310、纯羊毛纤维；320、棉纤维。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的多功能羊毛复合纱采用纱线包覆装置生产得到，其结构如图1所示，包括依次设置的芯纱给料机构、外包纱给料机构、外包纱伸直机构以及喷纺机构。
其中，芯纱给料机构用于供给芯纱100，其结构在图中未示出，一般地包括一芯纱纱线轴，通过驱动单元控制旋转，从而实现供给芯纱100。
外包纱给料机构包括圆盘形的机架20及设置于机架20一侧表面的多个外包纱纱线轴21。机架20呈圆盘形，机架20的中央具有沿自身轴线延伸的第一孔道。外包纱纱线轴21用于供给外包纱200，外包纱纱线轴21绕机架20的轴线沿圆周方向间隔分布。机架20绕自身轴线旋转，并带动其上的外包纱纱线轴21绕机架20的轴线旋转。
外包纱伸直机构包括一圆盘，圆盘上设有引纱器30，外包纱伸直机构绕自身轴线旋转。引纱器30具有多个外包纱导引孔，外包纱导引孔用于供外包纱通过。外包纱伸直机构的中央具有沿自身轴线延伸的第二孔道；引纱器30环绕于第二孔道外部，第一孔道正对第二孔道设置。引纱器30远离外包纱给料机构的一侧设有导纱器31，导纱器31为具有中空轴的齿轮。外包纱伸直机构绕自身轴线旋转时，引纱器30绕同样的轴线旋转，以此带动外包纱沿螺旋方向运动。芯纱纱线轴供给的芯纱10沿芯纱轴线方向直线运动，依次穿过第一孔道、第二孔道；外包纱22经外包纱纱线轴21供给后进入引纱器30，外包纱伸直机构通过引纱器30带动外包纱22相对芯纱10旋转并螺旋缠绕于芯纱10外部，形成包覆纱。芯纱给料机构、外包纱给料机构和外包纱伸直机构通过连动轴40连接。连动轴40穿设于第一孔道、第一孔道和中空轴的内部。
喷纺机构为一静电纺丝装置，通过无针式蝶形喷头50将纺丝液51喷纺在包覆纱60的表面，呈网状结构域。
该纱线包覆装置还可包括包覆纱定型机构和纤维收集机构，其中，包覆纱定型机构用于定型包覆纱，包括加热器，如热风机、烘箱等；纤维收集机构其用于牵伸并收集包覆纱。
下述实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述尼龙66长丝购于南通科嘉纺织纤维制品有限公司，规格(210D/36F)；羊毛选用美丽诺羊毛，平均直径18-20微米；甲壳素纤维购于淄博蓝景纳米材料有限公司，规格(短纤，粗细23D，长度38.50mm)；石墨烯购于苏州碳丰石墨烯科技有限公司，规格(片径为500nm-5μm，厚度为1-5nm)。
实施例1
本实施例提供一种多功能羊毛复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)以尼龙66为芯纱，将所述芯纱从纱线包覆装置的中心穿入。
(2)在外包纱给料机构上装配6组羊毛/甲壳素混合纤维，每组由三根羊毛/甲壳素混合纤维组成。
(3)设置外包纱给料机构的转速为90r/min，顺时针将羊毛/甲壳素混合纤维包覆到芯纱上。
(4)通过静电纺丝将石墨烯/聚乙烯醇纺丝液喷纺在羊毛/甲壳素混合纤维上，静电纺丝工艺参数为：施加电压为50KV，纺丝喷头为无针式蝶形喷头，接收距离14cm，纺丝温度为20℃，环境相对湿度为45％，氧化石墨烯分散液中石墨烯的浓度为2mg/mL，聚乙烯醇的质量分数为8wt％。
(5)重复上述步骤，在外包纱给料机构上装配3根纯羊毛纤维和3根棉纤维，棉纤维和纯羊毛纤维依次交替装置，设置外包纱给料机构的转速为120r/min，逆时针包覆到羊毛/甲壳素混合纤维上，制成多功能羊毛复合纱线。
实施例2
本实施例提供一种多功能羊毛复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)以尼龙66为芯纱，将所述芯纱从纱线包覆装置的中心穿入。
(2)在外包纱给料机构上装配8组羊毛/甲壳素混合纤维，每组由三根羊毛/甲壳素混合纤维组成。
(3)设置外包纱给料机构的转速为90r/min，顺时针将羊毛/甲壳素混合纤维包覆到芯纱上。
(4)通过静电纺丝将石墨烯/聚乙烯醇纺丝液喷纺在羊毛/甲壳素混合纤维上，静电纺丝工艺参数为：施加电压为50KV，纺丝喷头为无针式蝶形喷头，接收距离14cm，纺丝温度为20℃，环境相对湿度为45％，氧化石墨烯分散液中石墨烯的浓度为2.5mg/mL，聚乙烯醇的质量分数为8wt％。
(5)重复上述步骤，在外包纱给料机构上装配6根纯羊毛纤维和6根棉纤维，棉纤维和纯羊毛纤维依次交替装置，设置外包纱给料机构的转速为180r/min，逆时针包覆到羊毛/甲壳素混合纤维上，制成多功能羊毛复合纱线。
实施例3
本实施例提供一种多功能羊毛复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)以尼龙66为芯纱，将所述芯纱从纱线包覆装置的中心穿入。
(2)在外包纱给料机构上装配10组羊毛/甲壳素混合纤维，每组由三根羊毛/甲壳素混合纤维组成。
(3)设置外包纱给料机构的转速为90r/min，顺时针将羊毛/甲壳素混合纤维包覆到芯纱上。
(4)通过静电纺丝将石墨烯/聚乙烯醇纺丝液喷纺在羊毛/甲壳素混合纤维上，静电纺丝工艺参数为：施加电压为50KV，纺丝喷头为无针式蝶形喷头，接收距离14cm，纺丝温度为20℃，环境相对湿度为45％，氧化石墨烯分散液中石墨烯的浓度为3mg/mL，聚乙烯醇的质量分数为8wt％。
(5)重复上述步骤，在外包纱给料机构上装配9根纯羊毛纤维和9根棉纤维，棉纤维和纯羊毛纤维依次交替装置，设置外包纱给料机构的转速为240r/min，逆时针包覆到羊毛/甲壳素混合纤维上，制成多功能羊毛复合纱线。
对比例1
步骤基本同实施例1，其区别仅在于，芯纱由三根羊毛纤维加捻而成。
对比例2
步骤基本同实施例1，其区别仅在于，没有喷纺石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液。
对比例3
步骤基本同实施例1，其区别仅在于，第二外包层采用纯羊毛纤维包覆。
性能测试
对上述实施例1-3和对比例1-3所制备的羊毛纱线进行抗菌性能、起毛起球性能、强力性能测试，测试依据的标准如下：
强度性能测试指标：GB/T 3916-2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》
抗菌性能测试指标参考：GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法》
起毛起球测试指标参考：GB/T 21196.2-2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第2部分：试样破损的测定》。
测试的具体结果见表1。
表1实施例1-3，对比例1-3制备的羊毛纱线的性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
断裂强力(CN) 167.42 185.36 192.77 132.02 164.45 159.36
断裂伸长率(％) 25.32 26.37 28.45 18.24 25.89 26.15
抑菌率(％) 94 97 99 95 78 97
起毛起球等级(％) 4 4 4 4 4 3
表1的结果显示，实施例1-3制备的羊毛纱线，在断裂强力、断裂伸长率、抑菌率和起毛起球等级几个指标上优于对比例1-3的羊毛纱线，具有更佳的性能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将美丽诺羊毛和甲壳素纤维通过成纱工序制备成羊毛/甲壳素混合纤维；
S2.以尼龙66为芯纱，将步骤S1制备的羊毛/甲壳素混合纤维绞合在所述芯纱上形成第一外包层，然后通过静电纺丝的方法将石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液喷纺在所述第一外包层上，接着在第一外包层外侧依次交替绞合棉纤维和纯羊毛纤维形成第二外包层，从而得到所述多功能羊毛复合纱。
2.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述甲壳素纤维为1-2tex甲壳素纤维，所述美丽诺羊毛的平均直径为18-20微米。
3.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述成纱工序包括混条、针梳、精梳、并条、粗纱和细纱。
4.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述美丽诺羊毛和甲壳素纤维的混纺比为70％:30％-90％:10％。
5.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一外包层由6～10组纱线绞合形成，每组纱线由3根羊毛/甲壳素混合纤维组成；所述第二外包层由3-8根棉纤维和3-8根纯羊毛纤维依次交替绞合形成。
6.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一外包层采用顺时针绞合，绞合装置的转速为90-240r/min；所述第二外包层采用逆时针绞合，绞合装置的转速为90-360r/min。
7.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液是将氧化石墨烯水溶液与聚乙烯醇混合，经搅拌、加热、冷却后得到的；所述石墨烯/聚乙烯醇纺丝原液中，石墨烯的浓度为2-4mg/mL，聚乙烯醇的质量分数为8wt％-12wt％。
8.根据权利要求1所述的一种多功能羊毛复合纱的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压为50KV，纺丝喷头为无针式蝶形喷头，接收距离为14-18cm，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为30％-65％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法制备的多功能羊毛复合纱。
10.根据权利要求9所述的多功能羊毛复合纱，其特征在于，所述多功能羊毛复合纱中，羊毛占比为55％，甲壳素纤维占比为15％，尼龙66占比为20％，棉占比为8％，石墨烯占比为2％。
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